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1、水环境与水污染检测技术22011328宋国强22011329王安 1概述2水质一般指标及其检测方法3水质污染度指标4水质污染成分指标及其检测方法5水质的生物指标6水质自动监测系统 1 概述 水污染 定义 水体因某种物质的介入 而导致其化学 物理 生物或者放射性等方面特性的改变 从而影响水的有效利用 危害人体健康或者破坏生态环境 造成水质恶化的现象 分类 据不同来源 分为生活废水和工业废水据污染物的化学类别 可分无机废水与有机废水按工业部门或产生废水的生产工艺分类 焦化废水 冶金废水 制药废水 食品废水 水质 原来是水质量的略语 但水质现在已成为一条具有特定科技内容的用语 水质监测可分为环境水体
2、监测和水污染源监测 水质污染自动监测系统是由水样的采集装置 检测仪器 数据的传递及处理系统三部分组成 水的监测指标由以下几部分组成 一般指标 水温 电导 氧化还原电位 溶解氧 浊度 悬浮物等 水质的污染度指标 BOD COD TOC TOD UV吸收等 水质的污染成分 金属离子 氰化物 酚 农药等 水质的生物指标 大肠杆菌 细菌总数等 2水质一般指标及其检测方法 2 1水温2 2pH值2 3电导率2 4溶解氧2 5浊度2 6色度2 7连续自动监测水质一般指标系统 水温 测量方法及原理水温计法热敏电阻温度计法 水温计 LM 86104 名称 水温计编码 LM 86104温度测量范围 从 40 0
3、 到70 0 40 0 to158 0 可设定测温范围 摄氏华氏对换功能 如果所测温度超出测量范围 将每十分钟报警一次 适用于水族馆 温泉 游泳池 婴儿浴池 电池寿命 6个月测量方法 将水温计探头放置于待测深度感应5min 通过仪表直接读数 热敏电阻温度计法 热敏电阻是一种敏感元件 其特点是电阻随温度的变化而显著变化 因而能直接将温度的变化转换为电量的变化 也就是说能将温度信号转化为电信号 从而实现了非电量的测量 热敏电阻一般是用半导体材料制成的温度系数范围约为 0 003 0 6 惠斯通电桥原理 当电桥平衡时 B D之间的电势相等 桥路电流I 0 B D之间相当于开路 则UB UD I1 I
4、x I2 I0 于是由I1R1 I2R2 I1RX I2R0得RX R0R1 R2 热敏电阻温度计法 pH值 测量方法及原理比色法玻璃电极法pH监测仪 比色法 比色法 colorimetry 是通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法 包括两个步骤 首先是选择适当的显色试剂与待测组分反应 形成有色化合物 然后再比较或测量有色化合物的颜色深度 玻璃电极法 玻璃电极为指示电极 饱和甘汞电极为参比电极 插入溶液中组成原电池 当H 的浓度发生变化时 玻璃电极和甘汞电极之间的电动势随之改变 在25 溶液中每变化1个pH单位 电位差改变为59 16毫伏 据此在仪器上直接以pH的读数表示
5、电导率 由于水中含有各种溶解盐类 并以离子的形式存在 当水中插入一对电极时 通电之后 在电场的作用下 带电的离子就产生一定方向的移动 水中阴离子移向阳极 使水溶液起导电作用 水的导电能力的强弱程度 就称为电导率 电导率是电阻率的倒数 反映了水中含盐量的多少 是衡量水质的一个很重要的指标 它能反映出水中存在的电解质的程度 测量方法 电导率分析仪 电极式 电磁感应式 电极式 电极与溶液直接接触 因而容易发生腐蚀 污染 极化等问题 测量范围受到一定限制 它适用于低电导率洁净介质的测量 常用于工业水处理装置的水质分析等场合 测量原理 按欧姆定律测定平行电极间溶液部分的电导 但是 当电流通过电极时 会发
6、生氧化还原反应 从而改变电极附近溶液的组成 产生 极化 现象 从而引起电导测量的严重误差 电磁感应式 感应线圈用耐腐蚀的材料与溶液隔开 为非接触式仪表 所以不会发生腐蚀 污染等问题 由于没有电极 也不存在电极极化问题 但电磁感应对溶液的电导率有一定要求 不能太低 它适用于高电导率 一般为mS cm级 强腐蚀性 脏污介质的测量 常用于强酸强碱等浓度分析和污水 造纸 医药 食品等行业 平衡电桥式电导仪 由标准电阻R1 R2 R3和电导池Rx构成惠斯顿电桥 由正弦波震荡器产生的幅度稳定 波形没有明显失真的电流从A B两端通过电桥 经交流放大器放大后 再整流将交流信号变成直流信号推动电表 当电桥平衡时
7、电表指零 C D两端的电位相等 此时由此可求出溶液的电导 电阻分压法电导仪 由振荡器输出的不随Rx改变而改变的高频电压为U 则通过电导池 Rx 及负载Rm 分压电阻 回路中的电流强度I为 通过负载的电流强度为 Um为负载两端的电势差 所以Um 当Rm Rx时 上式可简化为Um URmG Um是电导G的函数 即 Um f G 所以只要测得分压Um 就可求得电导G值 溶解氧 测定方法碘量法修正碘量法a叠氮化钠修正法b高锰酸钾修正法电化学探头法叠氮化钠修正法 CIGMA8420溶解氧监测仪 CIGMA8420溶解氧监测仪 重复性 0 5 线性度 0 5 显示精度 0 010 11 报警 3个红色LC
8、D 5A继电器 探头工作温度 0 50度10 54kg cm2 浸入式探头 碘量法 是基于溶解氧的氧化性能 当水样中加入硫酸锰和碱性KI溶液时 立即生成Mn OH 2沉淀 Mn OH 2极不稳定 迅速与水中溶解氧化合生成锰酸锰 在加入硫酸酸化后 已化合的溶解氧 以锰酸锰的形式存在 将KI氧化并释放出与溶解氧量相当的游离碘 然后用硫代硫酸钠标准溶液滴定 换算出溶解氧的含量 叠氮化钠修正法 水样中含有亚硝酸盐会干扰碘量法测溶解氧 可加入叠氮化钠 使水中亚硝酸盐分解而消除其干扰 在不含其他氧化 还原性物质 水样中含Fe3 达100 200mg L时 可加入lml40 氟化钾溶液消除Fe3 的干扰 也
9、可用磷酸代替硫酸酸化后滴定 浊度 浊度是一项反映水的感官物理性状的重要指标 它是指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度 测定方法及原理分光光度法目视比浊法浊度计法 浊度监测仪 分光光度法 分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度 对该物质进行定性和定量分析的方法 基本原理 当一束强度为I0的单色光垂直照射某物质的溶液后 由于一部分光被体系吸收 因此透射光的强度降至I 则溶液的透光率T为 根据朗伯 Lambert 比尔 Beer 定律 A abc式中A为吸光度 b为溶液层厚度 cm c为溶液的浓度 g dm 3 a为吸光系数 其中吸光系数与溶液的本性 温度以
10、及波长等因素有关 色度 测定方法铂钴标准比色法稀释倍数法分光光度法 连续自动监测水质一般指标系统 铂钴标准比色法 以視覺比色法將水樣和一系列不同色度之鉑鈷標準溶液進行比對 測定出水樣之色度 比對方式亦可以使用附有校正證明之玻璃製標準色盤進行 一個色度單位 係指1mg鉑以氯鉑酸根離子 Chloroplatinateion 態存在於1L水溶液中時所產生之色度 在某些特殊情況下 可改變鉑和鈷之比例 以接近水樣之色調 3水质污染度指标 3 1生化需氧量 BOD 3 2化学需氧量 COD 3 3 紫外 吸光度3 4TOC3 5总需氧量 TOD BOD 生化需氧量 BOD 是指在有溶解氧的条件下 好氧微生
11、物在分解水中的有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量 测定方法五天培养法检压法库仑法微生物电极法 库仑法BOD监测仪 五天培养法 实验步骤 采集水样 水样稀释 水样培养测定 数据处理测量原理 将水样注满培养瓶 塞好后应不透气 将瓶置于恒温条件下培养5天 培养前后分别测定溶解氧浓度 由两者的差值可算出每升水消耗掉氧的质量 即BOD5值 由于多数水样中含有较多的需氧物质 其需氧量往往超过水中可利用的溶解氧 DO 量 因此在培养前需对水样进行稀释 使培养后剩余的溶解氧 DO 符合规定 COD 化学需氧量 COD 是指水样在一定的条件下 氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量 以氧的mg l
12、表示 测定方法重铬酸钾法酸性高锰酸钾法 在线cod监测仪 在线cod监测仪 技术性能测量原理 电化学氧法反应时间 30S样品制备 免维护粒子分离器显示 背光LCD连接 电源220VAC 50HZ通讯串行废水排出管道内径30mm套管外径32mm螺纹管防护等级 IP65外形尺寸 600X600X350mm重量 45kg广州鑫诚科学仪器有限公司 重铬酸钾法 测量原理 在强酸性溶液中 准确加入过量的重铬酸钾标准溶液 加热回流 将水样中还原性物质 主要是有机物 氧化 过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂 用硫酸亚铁铵标准溶液回滴 根据所消耗的重铬酸钾标准溶液量计算水样化学需氧量 高锰酸钾指数自动监测仪器 紫
13、外 吸光度 紫外可见分光光度法是选一定波长的光照射被测物质溶液 测量其吸光度 再依据吸光度计算出被测组分的含量 计算的理论根据是 吸收定律 即朗伯 比尔定律 紫外吸收法 UV法 基于测定试样对紫外光的吸收来测定物质成分和含量的方法 紫外吸收法是选定一定波长的光照射被测物质溶液 测量其吸光度再依据吸光度计算被测组分的含量计算的 理论根据是吸收定律它是朗伯定律和比尔定律结合而成故称朗伯比尔定律它是所有吸光度法的理论基础 UV 紫外 吸收监测仪 TOC TOC是以碳的含量表示水中有机物质总量的一项综合项指标 单位为mgC L 测定原理 将一定量水样注入高温炉内的石英管 在900 950 温度下 以铂
14、和三氧化二铬为催化剂 使有机物燃烧裂解转化为二氧化碳 然后用红外线气体分析仪测定CO2含量 从而确定水样中碳的含量 TOC分析仪流程 TOC水质连续自动监测仪 TOC水质连续自动监测仪 主要技术特点 仪器采用燃烧氧化 非分散红外吸收法 燃烧氧化 非分散红外吸收法只需一次性转化 流程简单 重现性好 灵敏度高 此方法广为国内外所采用 TOC分析仪主要由以下几个部分构成 进样口 高温燃烧室 气液分离器 非分光红外CO2分析器 数据处理部分 测量范围 50 5000mg L 测量误差 10 参数 外型 600mm 600mm 1400mm 重量 43kg 电源功率 2kW锦州华冠环境科技实业公司 TO
15、D 总需氧量 TOD 是指水中有机物和还原性无机物在高温下燃烧生成稳定的氧化物时的需氧量 用TOD表示 单位为mgO2 L TOD测定示意图 原理是将一定量水样注入装有铂催化剂的石英燃烧管 通入含已知氧浓度的载气 氮气 作为原料气 则水样中的还原性物质在900 下被瞬间燃烧氧化 测定燃烧前后原料气中氧浓度的减少量 便可求得水样的总需氧量值 TOD测定仪 4水质污染成分指标及其检测方法 4 1镉4 2汞4 3铅4 4铬4 5氰化物4 6矿物油 镉 来源 铅锌矿的开采 选矿和冶炼过程中产生的废水 合金钢的生产和加工过程 电镀镉的生产废水 染料 农药 油漆 玻璃 陶瓷 照像材料等生产和加工过程 危害
16、 当水中镉超过0 2mg L时 居民长期饮水和从食物中摄取含镉物质 可引起 骨痛病 使肾脏器官等发生病变 并影响人的正常活动 造成贫血 高血压 神经痛 骨质松软 肾炎和分泌失调等病症 检测方法 原子吸收光谱法 最普遍的方法 氢化物发生 原子荧光光谱法双硫踪分光光度法电感耦合等离子体发射光谱法 高效液相色谱法等 原子吸收光谱法 镉分析最早和最普遍采用的方法之一 主要有火焰和石墨炉原子吸收光谱法两种 其特点为准确 快速 干扰小 火焰原子吸收法 用火焰将样品气化为基态原子 然后根据被测元素对特定频率辐射线的吸收进行分析石墨炉原子吸收法 利用石墨管使样品原子化 然后根据被测元素对特定频率辐射线的吸收进行分析 镉离子浓度测定仪 汞 来源 电池工业和电子工业等排放的废水是水体中汞的主要来源危害 在微生物作用下转化成甲基汞进入人体很容易被吸收 不易降解 排泄很慢 特别是容易在脑中积累 造成神经系统损害和染色体缺陷 可引起 水俣 y 病 检测方法冷原子吸收法 0 1 0 5 g L以上 冷原子荧光法 0060 g L 1 0 g L 双硫腙比色法 002 0 04mg L 冷原子吸收法 用KMnO4
